BRPI0809012B1

BRPI0809012B1 - Processo de esterilização ou de pasteurização de um líquido a tratar contido em recipientes hermeticamente fechados e dispositivo para a execução do mesmo

Info

Publication number: BRPI0809012B1
Application number: BRPI0809012-2A
Authority: BR
Inventors: Zavadtsev Aleksandr; Koulik Pavel
Original assignee: Cello Holdings Limited
Priority date: 2007-03-21
Filing date: 2008-03-20
Publication date: 2018-01-16
Also published as: BRPI0809012A2; KR20100015776A; ZA200906672B; DE602007006154D1; MX2009009990A; EA200901134A1; JP5015317B2; ES2345060T3; EA015711B1; WO2008114136A8; US20110123690A1; EP2139352A2; EP1972211A1; JP2011515063A; ATE465647T1; WO2008114136A2; CA2682115A1; CN101674737A; EP1972211B1; WO2008114136A3

Description

(54) Título: PROCESSO DE ESTERILIZAÇÃO OU DE PASTEURIZAÇÃO DE UM LÍQUIDO A TRATAR CONTIDO EM RECIPIENTES HERMETICAMENTE FECHADOS E DISPOSITIVO PARA A EXECUÇÃO DO MESMO (51) lnt.CI.: A23L 3/01; A23L 3/02; A23L 3/32; A23L 2/48; A23L 2/50 (30) Prioridade Unionista: 21/03/2007 EP 07 005 762.5 (73) Titular(es): CELLO HOLDINGS LIMITED (72) Inventor(es): ALEKSANDR ZAVADTSEV; PAVEL KOULIK

1/29 “PROCESSO DE ESTERILIZAÇÃO OU DE PASTEURIZAÇÃO DE UM LÍQUIDO A TRATAR CONTIDO EM RECIPIENTES HERMETICAMENTE FECHADOS E DISPOSITIVO PARA A EXECUÇÃO DO MESMO” [1] A invenção refere-se a um processo de esterilização de líquidos contidos em recipientes hermeticamente fechados, e um dispositivo para a execução do processo.

[2] Um dos métodos de esterilização correntemente explorado na indústria é por autoclave, onde se trata recipientes por pacotes (em inglês «batches») tipicamente a uma temperatura entre 90°C e 130°C por vários minutos, a um ritmo de vários milhares de recipientes por hora. No entanto, a esterilização a estas temperaturas pode alterar sensivelmente as propriedades do produto tratado (cor, gosto, odor, qualidades biofísicas, bioquímicas e outras). Em um processo convencional de esterilização térmica, a elevação de temperatura se efetua lentamente e permite aos micro-organismos se adaptarem e ainda resistir ao aumento de temperatura.

[3] Processos que visam reduzir o limite de temperatura necessário para esterilizar um líquido aquoso, pela aplicação de campos elétricos, são descritos nas patentes US 4.695.472 e EP 1.328.167. O processo descrito em US 4.695.472 se refere contudo apenas a esterilização de fluxos de líquido e não pode ser empregado para a esterilização de garrafas ou outros recipientes cheios de líquido. A amplitude do campo elétrico proposto, aplicado sobre uma garrafa de uma dezena de centímetros de diâmetro, necessitaria de tensões bastante elevadas, difíceis de gerar e aplicar de maneira homogênea.

[4] Em EP 1.328.167, um processo para a esterilização de garrafas ou outros recipientes cheios de líquido é descrito. Ele é proposto para limitar a temperatura de limite T_s de esterilização submetendo o produto simultaneamente a um aquecimento por campo elétrico e à ação de vibrações

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2/29 ultrassônicas. Esta tecnologia se revela, contudo pouco eficaz na prática, por um lado porque diferentes micro-organismos têm sensibilidades diferentes às vibrações ultrassônicas, em função da frequência e da amplitude e, por outro lado a aplicação homogênea de ultrassons em todo o volume do recipiente é difícil de efetuar.

[5] Além disso, com os processos de esterilização por eletroporação conhecidos, é difícil obter uma boa uniformidade de tratamento de recipientes herméticos que contém o líquido, em função da rapidez do aquecimento e a forma dos recipientes, provocando disparidades de temperatura e de campo elétrico no volume de líquido a esterilizar. Para compensar estas disparidades, a fim de assegurar uma destruição confiável e irreversível de micro-organismos em todo o volume de líquido, poder-se-ia aumentar a temperatura média e/ou a amplitude ou o tempo de aplicação do campo elétrico. No entanto, a consequência seria uma alteração aumentada das propriedades do líquido.

[6] Durante o aquecimento, a pressão dentro do recipiente aumenta e pode ser acompanhada de uma deformação irreversível do recipiente, notadamente tratando-se de garrafas ou outros recipientes em material plástico. Os processos de esterilização por campo elétrico têm a vantagem de diminuir a temperatura e o tempo de esterilização em relação a um processo de pasteurização térmico convencional. Há, contudo uma vantagem em diminuir a temperatura e o tempo de tratamento ainda mais para reduzir os efeitos devidos ao aumento da pressão interna.

[7] Dispositivos de compensação de pressão no domínio de esterilização de recipientes a elevada temperatura são descritos nas patentes GB390768, US2909436, FR1436405 e FR2035678. Nestes sistemas, a pressão interna é compensada pela pressão do líquido que contorna o recipiente, determinada pela altura da coluna de líquido no qual os recipientes estão imersos. Este líquido serve igualmente para aquecer o conteúdo do

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3/29 recipiente, tomando o processo de esterilização relativamente lento, com consequências nefastas sobre a alteração das propriedades do alimento no recipiente. Tais processos não são igualmente previstos para a, nem adaptados à, esterilização de garrafas PET ou outros recipientes de materiais plásticos cuja resistência à fluência diminui fortemente à temperatura de pasteurização térmica convencional.

[8] Um objetivo da invenção é fornecer um processo de esterilização ou de pasteurização eficiente, eficaz e confiável a ritmos industriais, apto a esterilizar ou pasteurizar líquidos contidos em recipientes herméticos, incluindo recipientes de tamanhos e formas correntes no domínio alimentício de plástico ou outros materiais que não suportam temperaturas elevadas. Um objetivo é igualmente fornecer um dispositivo para a execução de tal processo.

[9] Um outro objetivo da invenção é fornecer um processo de esterilização ou de pasteurização apto a esterilizar ou pasteurizar, a ritmos industriais, líquidos contidos em recipientes herméticos incluídos recipientes de dimensões e formas correntes no domínio alimentício, que não altere, ou que altere pouco, as propriedades do líquido.

[10] É vantajoso fornecer um processo de esterilização de um líquido que não aquece o líquido, mesmo localmente, acima de 70°C, mas de preferência não acima 65°C.

[11] Um outro objetivo da invenção é fornecer um dispositivo apto a esterilizar ou pasteurizar líquidos contidos em recipientes herméticos de diferentes tamanhos e formas correntes no domínio alimentício. É vantajoso fornecer um dispositivo que permite o tratamento dos líquidos contidos em recipientes herméticos a ritmos industriais, e a baixo custo.

[12] Objetivos da invenção são atingidos por um processo de esterilização de acordo com a reivindicação 1 e pelos dispositivos de acordo com as reivindicações 11 e 21.

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4/29 [13] O processo de esterilização de recipientes hermeticamente fechados que contêm um líquido a esterilizar de acordo com a presente invenção, compreende o transporte dos recipientes para uma zona de tratamento onde os recipientes são imersos em um fluxo de líquido externo, o aquecimento em volume do líquido a esterilizar por ondas eletromagnéticas a uma taxa superior a 28°C por segundo até uma temperatura de tratamento T que se situa entre 20°C e 66°C, a agitação do recipiente durante o aquecimento do líquido, e de acordo com o valor da temperatura de tratamento T, a exposição do líquido a um campo elétrico em impulsos imediatamente ou pouco depois do aquecimento do líquido, a amplitude E do campo elétrico em V/cm sendo escolhida de modo que a equação:

C (T) < log (E+l) < B(T) seja satisfeita pelos valores:

Β (T) = -2,340. 10⁵T³ + 1, 290. 10³T² - 3,110. 10'² T + 5,0 C (T) = -4,503. 10'⁵ T³ + 2,888. 10 ³ T² - 5,900. 10'² T + 4,0 onde T é a temperatura de tratamento em graus Celsius.

[14] De maneira muito surpreendente, os inventores constataram que aquecendo o líquido muito rapidamente, a uma taxa superior a 28°C por segundo, o campo elétrico a aplicar para destruir os micro-organismos pode ser reduzido fortemente em relação aos processos conhecidos. Assim, a valores de temperatura de tratamento de 64 a 66°C, a amplitude do campo elétrico pode mesmo ser nula. Em outros termos, se se aquece o líquido em volume em qualquer parte a mais de 28°C por segundo, a pasteurização eficaz e confiável do líquido não necessita nenhuma exposição ao campo elétrico em qualquer caso para uma temperatura de tratamento acima de 64°C, e para temperaturas inferiores, a pasteurização pode ser efetuada com uma exposição a um campo elétrico de amplitude bem inferior àquela que se propõe convencionalmente.

[15] Em razão da importância da taxa de aquecimento sobre a eficácia

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5/29 de pasteurização, o aquecimento uniforme em volume é muito importante para assegurar que a totalidade do volume do líquido seja submetido a um aquecimento rápido. Para esse fim, o líquido é agitado ou turbilhonado e o aquecimento em volume é efetuado por ondas de alta frequência ou microondas. O aquecimento por ondas HF ou micro-ondas permite obter um aquecimento por agitação de moléculas de água minimizando o aquecimento ôhmico por corrente elétrica, para evitar problemas de efeito de «pinch» que induzem não-uniformidades de aquecimento. As frequências destas radiações são de preferência de mais de 1000 kHz.

[16] O campo elétrico de tratamento por eletroporação é de preferência alternado e fornecido por impulsos, a frequência do campo alternado situando-se de preferência entre 100 kHz e 1000 kHz.

[17] Para a maior parte dos micro-organismos que representam um risco para os produtos alimentícios e notadamente as bebidas, mas também para produtos farmacêuticos e médicos, o mecanismo de adaptação do microorganismo à elevação da temperatura não se realiza a taxa de aquecimento superiores a 28°C por segundo por toda a duração do processo de aquecimento.

[18] As tensões térmicas sobre as membranas dos microorganismos devido ao aumento muito rápido da temperatura do líquido se adicionam às tensões devidas aos efeitos do campo elétrico alternado, cuja frequência é escolhida para fazer oscilar os efeitos de tensão sobre as membranas e consequentemente amplificar as tensões locais máximas que estas membranas sofrem. Esta combinação permite melhor concentrar a energia do campo elétrico sobre a destruição dos micro-organismos por eletroporação, minimizando a perda de energia elétrica em calor e consequentemente a potência elétrica necessária para a destruição irreversível dos micro-organismos. Isso permite tratar volumes maiores e evitar mais facilmente problemas de quebras e de aquecimento local que podem alterar as

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6/29 propriedades do líquido a esterilizar.

[19] A energia calorífica total fornecida ao líquido a tratar pelo referido ou referidos impulso(s) de campo elétrico pode vantajosamente ser muito baixa, notadamente inferior a 0,05 J/cm³.

[20] Uma vantagem da presente invenção é consequentemente de poder efetuar muito rapidamente e a temperaturas inferiores a 66°C, com um campo elétrico relativamente fraco, ou mesmo nulo, operações de destruição ou de eletroporação coletiva irreversíveis sobre células que se encontram em grande quantidade em uma solução aquosa, notadamente que se encontram dentro de um recipiente hermeticamente fechado. Neste caso, é possível realizar de maneira irreversível a destruição dos micro-organismos, tais como bolores e leveduras no estado vegetativo e sob forma de esporos, a temperaturas que não excedam 65°C, por períodos de processo que não excedem um a dois segundos.

[21] Isso toma possível a esterilização eficaz e de longa duração de produtos à base de água ou contendo água, notadamente de bebidas (tais como as águas minerais naturais, águas aromatizadas, chá, sucos de fruta e produtos derivados, leite e produtos derivados, cerveja) encerrados em recipientes em material plástico, notadamente em PET, cuja temperatura máxima de estabilidade térmica é da ordem de 70°C.

[22] O aquecimento em volume pode ser realizado por ondas eletromagnéticas de alta frequência ou microondas. Um fluxo de líquido aquecido que escoa em tomo dos recipientes permite melhorar, por troca térmica convectiva, a obtenção de um campo de temperatura uniforme dentro do recipiente. Além disso, ele permite, aumentando a pressão estática progressivamente com o aquecimento do recipiente e de seu conteúdo, compensar o aumento de pressão dentro do recipiente ligado ao aquecimento do produto e consequentemente evitar uma deformação plástica do recipiente.

[23] Um aquecimento rápido em volume do produto encerrado no

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Ί/29 recipiente cria disparidades de temperatura devido ao fato de que as propriedades dielétricas do material do recipiente são substancialmente diferentes daquelas do produto contendo a água. Isso significa que a densidade de potência desenvolvida no produto é bem superior àquela desenvolvida no material do recipiente. A taxas de aquecimento superiores a 28°C por segundo, as diferenças de temperatura podem atingir mais de 10°C, e os gradientes mais de 1000°C por centímetro.

[24] As não-uniformidades se amplificam nas zonas de espessamento da parede do recipiente, por exemplo, o gargalo e o fundo da garrafa. É nestes lugares que pode haver um risco de que o processo de esterilização fique incompleto.

[25] Sendo dado que o aquecimento das paredes só ocorre praticamente por condução térmica e por convecção, as não-uniformidades do campo das temperaturas são reduzidas intensificando as trocas de calor por condutividade térmica e por convecção, por um lado agitando o recipiente durante seu aquecimento, por outro lado imergindo o recipiente em um fluxo de fluido (líquido ou gás) externo aquecido a uma temperatura igual ou hgeiramente superior (por exemplo, de 1 a 2°C) àquela visada para o líquido dentro do recipiente.

[26] A velocidade relativa do fluxo de líquido em relação aos recipientes determina a intensidade do fluxo de calor do líquido para o recipiente e a diferença local das temperaturas entre o líquido e a parede do recipiente que o contém. Por exemplo, imergindo garrafas de PET de V2 litro cheias de chá em um fluxo de água a 67°C, aquecendo-as por microondas à razão de 28°C por segundo de 20°C a 65°C (em média), para uma velocidade de passagem das garrafas na estação de esterilização de 0,42 metro por segundo e uma velocidade de fluxos de água a 67°C de 1,2 metro por segundo, um campo uniforme de temperatura (+/- 0,5°C) foi obtido em quase um segundo.

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8/29 [27] De preferência, o fluxo de líquido no qual são imersos os recipientes é turbilhonado, o que permite agitar simultaneamente os recipientes.

[28] Vantajosamente, pode-se utilizar a mesma estação de esterilização para aquecer o conteúdo dos recipientes e o fluxo de líquido externo.

[29] De preferência, aplica-se o campo elétrico alternado após uma pausa da ordem de um a dois segundos conforme a etapa de aquecimento. Esta pausa serve para uniformizar as temperaturas por condutividade térmica e por convecção. No processo de esterilização de acordo com a invenção, o aquecimento do líquido pode ocorrer simultaneamente com o impulso ou os impulsos de campo elétrico.

[30] É vantajoso espaçar a zona de ação do impulso térmico daquela do impulso de campo elétrico. Por exemplo, pode-se inserir uma zona de trânsito entre as duas, onde o campo elétrico é nulo ou negligenciável e onde o campo de temperatura é uniformizado no volume do líquido de modo que a diferença de temperatura entre as partes centrais e periféricas do líquido não ultrapasse um grau. O líquido a tratar atravessa esta zona de trânsito durante a pausa mencionada acima entre o aquecimento do líquido e a aplicação do campo elétrico.

[31] Outros objetivos e características vantajosos da invenção surgirão das reivindicações e da descrição detalhada apresentada abaixo, a título de ilustração, com referência aos desenhos anexos, nos quais:

> A Figura 1 mostra um gráfico que ilustra a relação entre a temperatura de tratamento e a amplitude do campo elétrico de acordo com a invenção.

> Figura 2 mostra um gráfico que ilustra impulsos de campo elétrico de acordo com a invenção.

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9/29 > A Figura 3 mostra um dispositivo para a execução de um processo de esterilização de acordo com uma forma de execução da presente invenção.

> A Figura 4a mostra um dispositivo distribuidor de campo elétrico de acordo com um primeiro modo de realização.

> A Figura 4b mostra um dispositivo distribuidor de campo elétrico de acordo com um segundo modo de realização.

> A Figura 5 mostra um dispositivo para a execução de um processo de esterilização de acordo com outra forma de execução da presente invenção.

> A Figura 6a mostra uma parte do conduto que compreende um dispositivo de vedação (aqui o caso de garrafas de seção não circular).

> A Figura 6b é uma vista em corte segundo a Unha A-A da figura 6a.

> A Figura 6c mostra uma parte do conduto compreendendo um dispositivo de vedação de acordo com uma forma de execução da presente invenção.

> A Figura 6d mostra paredes de um dispositivo de vedação de acordo com uma forma de execução da presente invenção.

> A Figura 6e mostra uma parte de um dispositivo de vedação de acordo com uma forma de execução da presente invenção.

> A Figura 7 é uma vista em corte de uma parte de conduto de transporte de recipientes de acordo com uma variante da invenção.

> As figuras 8a a 8g mostram esquematicamente o caminho seguido por recipientes hermeticamente fechados em um dispositivo para a execução de um processo de esterilização de acordo com formas alternativas de execução da presente invenção.

[32] O processo de esterilização de acordo com a presente invenção compreende o aquecimento do líquido a tratar por um campo elétrico que tem

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10/29 uma frequência superior a 1 MHz, a uma taxa superior a 28°C por segundo, até uma temperatura de tratamento T que se situa entre 20°C e 66°C. Conforme o valor da temperatura de tratamento T, o líquido é exposto a um campo elétrico alternado em impulsos imediatamente ou pouco depois do aquecimento do líquido, a amplitude E do campo elétrico em V/cm sendo escolhida de modo que a equação empírica:

C(T) < log (E+l) < B(T) seja em todo caso satisfeita pelos valores:

B(T) = -2,340 . 10'⁵ T³ + 1 ,290.10'³ T² - 3,110.10'² T + 5,0 C(T) = -4,503 . 10'⁵ T³ + 2,888 . 10'³ T² - 5,900.10'² T + 4,0 onde T é a temperatura de tratamento em graus Celsius.

[33] Esta relação é ilustrada pelo gráfico da figura 1.

[34] B (T) representa o limite superior da amplitude do campo elétrico razoavelmente necessário para pasteurizar ou esterilizar um líquido à base de água em condições industriais de pasteurização de produtos de acordo com a presente invenção.

[35] C (T) representa o limite inferior da ampbtude do campo elétrico abaixo da qual não há destruição de todos os micro-organismos típicos que representam um risco para a qualidade e a conservação do produto ou para a saúde do consumidor ou do indivíduo.

[36] A (T) representa o bmite inferior da amplitude de campo elétrica abaixo do qual não ocorre, de acordo com a presente invenção, a pasteurização de um produto à base de água e contendo os micro-organismos típicos que representam um risco para a qualidade e a conservação do produto ou para a saúde do consumidor ou do indivíduo.

[37] Por exemplo, o valor do campo elétrico necessário para pasteurizar um líquido seguinte A (T) é:

E ~ 0 V/cm, quando T = 65°C Ε ~ 10² V/cm, quando T = 60°C

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Ε ~ ΙΟ³ V/cm, quando Τ = 50°C Ε ~ 5.10³ V/cm, quando Τ ~ 40°C Ε ~ ΙΟ⁴ V/cm, quando Τ = 30°C Ε « 5.10⁴ V/cm, quando Τ = 20°C [38] Deve ser notado que esta relação fornece apenas uma primeira estimativa, a qual pode ser precisada empiricamente em função dos microorganismos (das células) a destruir e das propriedades do líquido.

[39] O aspecto do impulso de campo elétrico alternado é ilustrado na Figura 2 onde são indicados os tempos ti, t2 e t3.

[40] A oscilação do campo elétrico é de preferência essencialmente sinusoidal, mas pode ser de uma outra forma.

[41] As características e a forma dos impulsos de campo elétrico alternado são configuradas para maximizar a eletroporação das membranas dos micro-organismos e reduzir a geração de corrente elétrica perdida por calor. Para este fim, o período ti de uma oscilação do campo elétrico tem de preferência um valor ti > 1 ps (10'⁶ segundos) [42] Abaixo desta duração, os micro-organismos são insensíveis às oscilações do campo elétrico.

[43] Para uma amplitude de campo elétrica constante, quanto maior for ti, mais intensas são as perdas de corrente devido ao aquecimento ôhmico que acompanha a passagem da corrente elétrica oscilante através do meio aquecido, vista a resistividade elétrica acabada do meio. No caso de aquecimento de receptáculos em material plástico cheios de bebida por correntes de alta frequência, a fim de minimizar estas perdas, é muito vantajoso limitar a frequência a 100 kHz, ou seja, ti a 10 ps, de preferência a 5 ps.

[44] Tem-se consequentemente por ti a condição limitante:

lps < ti < 10 ps.

[45] A duração t2 de um impulso de campo elétrico oscilante é

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12/29 maior que o período ti de uma oscilação do campo elétrico:

t2 > fi.

[46] O valor superior de t2 é determinado por aquecimento total das zonas de perturbações térmicas devidas ao fato de que a resistência elétrica dos eletrólitos- as bebidas são um caso particular - diminui com o aumento da temperatura. A corrente elétrica, neste caso, vai sempre se concentrar em zonas mais ou menos cilíndricas orientadas ao longo do vetor de campo elétrico. Estas zonas, na sequência, se contraem rapidamente estimuladas pelos efeitos «pinch». A temperatura nestas zonas cresce exponencialmente o que conduz a aquecimentos locais inaceitáveis, ou mesmo a rupturas.

[47] Estas tensões nos conduzem à relação limitante para t2:

t2 < c. dT. R/E onde c, dT, R, E são, respectivamente, o calor específico, o desvio limite de temperatura, a resistividade do meio, e a amplitude do campo elétrico. O termo “desvio limite de temperatura” deve ser entendido como a variação máxima de temperatura considerada aceitável para impedir a rápida contração das zonas cilíndricas orientadas ao longo do vetor de campo elétrico.

[48] Levando-se em conta o fato experimental que a resistividade elétrica de um meio aquoso tal como uma bebida não ultrapassa 10 Ohm.m e que c = 4 megajoules/m³.grau, para dT < 5 graus e E = 1000 kV/m, tem-se:

t2 < 20 ps.

[49] A duração ti é o lapso de tempo entre dois impulsos de campo elétrico. Ela é de preferência superior ao tempo de compensação das perturbações de aquecimento ôhmico pelas pulsações de turbulência hidrodinâmica.

[50] Se v for a velocidade característica das instabilidades hidrodinâmicas e L for sua amplitude, a condição de compensação é:

t₃ > L/v [51] Para o caso da pasteurização de garrafas cheias de bebida e

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13/29 seladas, de acordo com a presente invenção, tem-se L > 0,003 m e ν < 1 m/s, onde t3 > 0,001 s.

[52] O limite superior para t3 é dado pela condição de ter pelo menos um impulso por receptáculo tratado. Neste caso t3 < LL/vv onde LL é a dimensão característica do receptáculo no sentido de seu movimento através do campo elétrico, e vv, sua velocidade.

[53] Para o caso típico da pasteurização de garrafas de 0,5 1, LL = 0,3m e vv > 1 m/s, tem-se:

t3 < 0,3 s.

[54] Se se trata um fluxo de líquido, t3 < LLL/vvv onde LLL é o comprimento da zona de aplicação do campo elétrico e vvv, a velocidade deste fluxo através desta zona. Para o caso típico onde LLL = 0,3 m e vvv > 1 m/s, tem-se:

t3 < 0,3 s.

[55] No processo de esterilização de acordo com a invenção, o aquecimento do líquido pode ocorrer simultaneamente com o impulso ou os impulsos de campo elétrico. Na prática, é mais vantajoso submeter primeiramente o líquido ao impulso de aquecimento, e aplicar em seguida o impulso ou os impulsos de campo elétrico. Esta pausa é útil para melhor uniformizar o campo de temperatura no líquido a esterilizar de modo que todas as zonas do líquido, incluindo aquelas das camadas limites nas interfaces líquido-sólido do recipiente, adquirem essencialmente a mesma temperatura antes da aplicação do campo elétrico.

[56] Se x for a espessura característica da camada limite (no máximo 0,3 mm), a duração de pausa t_p é de preferência superior a:

t_p = (d.c.x² )/z onde d, c e z são respectivamente a densidade, a capacidade térmica e a condutividade térmica do líquido a esterilizar. Para a maior parte das aplicações, a duração desta pausa não ultrapassa 1 ou 2 segundos.

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14/29 [57] Para certas aplicações é vantajoso espaçar a zona de ação do impulso térmico daquela do impulso de campo elétrico. Por exemplo, pode-se inserir uma zona de trânsito entre as duas, onde o campo elétrico é nulo ou negligenciável e onde o campo de temperatura é uniformizado no volume do líquido de modo que a diferença de temperatura entre as partes centrais e periféricas do líquido não exceda um grau. O líquido a tratar atravessa esta zona de trânsito durante a pausa mencionada acima entre o aquecimento do líquido e a aplicação do campo elétrico.

[58] As figuras 3 e 5 ilustram esquematicamente dispositivos de realização do processo de acordo com diferentes formas de execução da presente invenção.

[59] O dispositivo 1 compreende um sistema de transporte 2 do líquido a tratar 3, uma estação de aquecimento em volume 4 do líquido a tratar e uma estação de aplicação de um campo elétrico em impulsos 5.

[60] O sistema de transporte 2 compreende uma estação de entrada 6, um conduto de transporte 7, e uma estação de saída 8. Os recipientes podem ser conduzidos por um transportador padrão 33 e depositados sobre uma corrente com caçambas (ou qualquer outro mecanismo equivalente) em uma parte de coluna 7a do conduto 7.

[61] O sistema de transporte pode, além disso, compreender um sistema de bombeamento 9a, 9b, para a circulação de líquido de transporte 10 no qual recipientes herméticos 11 que contêm o líquido a tratar 3 são imersos. O sistema de transporte pode vantajosamente compreender um circuito quente 12a e um circuito frio 12b, cada um munido de um sistema de bombeamento 9a, 9b e de recirculação do líquido de transporte. O circuito quente transporta os recipientes através das estações de aquecimento e de aplicação do campo elétrico e retoma o líquido de transporte por um conduto de retomo 13a ao conduto de transporte 7 próximo à estação de entrada. O circuito frio 12b tem igualmente um sistema de bombeamento 9b e um conduto de retomo 13b que

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15/29 interconecta o conduto de transporte 7 entre uma posição próxima da estação de saída 8 e uma interface 14 que separa os circuitos quente e frio.

[62] A interface 14 comporta vantajosamente um ou vários dispositivos de juntas 15 (ver figuras 6a e 6b) que compreendem uma pluralidade de paredes flexíveis e elásticas de 15a justapostas em uma seção do conduto 7, por exemplo, em borracha, compreendendo aberturas 15b da plurabdade de paredes flexíveis (15a) justapostas que têm aberturas centrais destinadas a se ajustar com o perfil do recipiente a tratar quando são deformadas. Assim, os recipientes participam na criação da estanqueidade entre os circuitos quente e frio.

[63] As paredes 15a compreendem vantajosamente uma plurabdade de pétalas 54 (ver figura 6d) que podem se deformar livremente, vantajosamente entre 6 e 12 pétalas, por exemplo, em tomo de 8 pétalas, o que permite à parede se ajusta facilmente com qualquer irregularidade de forma e/ou dimensões do recipiente. As pétalas podem ser formadas por fendas axiais 55 em uma parede anular, ou diferentemente por uma plurabdade de peças distintas.

[64] A abertura central 15b das paredes é vantajosamente de forma substancialmente circular, o que permite à parede se ajustar facilmente com diferentes perfis de recipientes a tratar. Assim não é necessário adaptar a forma das paredes à forma externa do recipiente. O diâmetro da abertura central é vantajosamente inferior à dimensão mínima da seção transversal menor do corpo do recipiente, permitindo assim assegurar uma estanqueidade máxima da junta.

[65] Um dispositivo de vedação de acordo com uma forma de execução da invenção é representado na figura 6c. Nesta variante, o dispositivo de vedação 15 compreende vários grupos 50 de paredes de junta flexíveis e elásticas 15 a, espaçadas no comprimento do dispositivo de vedação 15 no conduto 7. Cada grupo 50 de paredes compreende uma

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16/29 pluralidade de paredes de junta flexíveis 15a (ver figura 6d e 6e), vantajosamente entre 2 e 6 paredes, de preferência 3 ou 4. As paredes 15a de um grupo de paredes de junta 50 são fixadas, uma contra a outra, por sua periferia ao local no qual se desloca o recipiente e podem ser distanciadas uma da outra por anéis separadores 51 de metal, ou outro material rígido. Vantajosamente a distância entre as paredes em um grupo 50 é comparável à espessura das paredes, por exemplo, da ordem de 0.5 mm a 3 mm, por exemplo, em tomo de 1 mm. Este espaço entre as paredes facilita o livre movimento da parte interna flexível das paredes 15a.

[66] As paredes flexíveis de um grupo de paredes de junta 50 são deslocadas radialmente em relação às paredes contíguas, de tal modo que as pétalas 54 de uma parede (ver a parede 2 da figura 6d) são deslocadas radialmente em relação às pétalas 54 das paredes contíguas (ver as paredes 1 e 3 das figuras 6d). Em uma forma de execução preferida as paredes são deslocadas radialmente, em relação às pétalas contíguas, de modo que as fendas 55 que formam as pétalas 54 sejam posicionadas a uma distância máxima no plano azimutal, uma em relação à outra. Quando um recipiente passa através das paredes flexíveis de um grupo de paredes 50, o recipiente curva as pétalas que vêm se ajustar com a forma da seção transversal do recipiente. As pétalas das paredes são comprimidas contra a superfície do recipiente pela pressão do líquido no conduto, bem como as forças geradas pela flexão das pétalas. Como as fendas que formam as pétalas não coincidem, as paredes de um grupo 50 apertadas uma contra a outra, contra a superfície do recipiente, apresentam uma resistência hidrodinâmica muito elevada. Assim, as pétalas das paredes agrupadas formam uma junta eficaz entre o recipiente e a parede 15a que impede o movimento de líquido de transporte 10 através do dispositivo de vedação e permite, ao mesmo tempo, minimizar a resistência ao movimento dos recipientes ao longo do conduto.

[67] A resistência hidrodinâmica representada pelas pétalas das

Petição 870170043314, de 22/06/2017, pág. 24/43 /29 paredes apertadas uma contra a outra, contra a superfície do recipiente, aumenta com o aumento da diferença de pressão total entre os líquidos nos lados opostos do dispositivo das juntas (entrada e saída do dispositivo no conduto 7) e as forças de elasticidade das pétalas. Assim, o efeito de estanqueidade é auto-regulado, o que não ocorre com juntas clássicas.

[68] Na variante mostrada na figura 6c o dispositivo de vedação pode vantajosamente compreender pelo menos 3 grupos 50 de paredes de junta flexíveis e elásticos de 15 a, por exemplo, entre 3 e 20 grupos de paredes, de preferência entre 5 e 10 grupos de paredes. Os grupos 50 de paredes flexíveis e elásticas são separados por peças separadoras 52, por exemplo, sob a forma de um anel de metal ou de outro material, e são mantidos no lugar por uma cavilha 58 ou outro mecanismo de fixação. A distância entre dois grupos de paredes pode ser vantajosamente entre 5 mm e 40 mm, por exemplo, entre 5 mm e 20 mm.

[69] Esta configuração do dispositivo de vedação, com vários grupos de paredes de junta flexíveis 15 a, espaçadas no comprimento do dispositivo de vedação 15, permite assegurar uma boa estanqueidade entre os circuitos quente e frio, mesmo com recipientes que têm uma seção transversal que varia no comprimento do recipiente, permitindo ao mesmo tempo o movimento fácil dos recipientes ao longo do conduto.

[70] Além disso, as paredes flexíveis e elásticas que compreendem uma pluralidade de pétalas se ajustam automaticamente com todas as irregularidades de forma e dimensões dos recipientes, e permitem assegurar uma boa estanqueidade da junta para qualquer perfil de recipientes, por exemplo, recipientes com diferentes formas tal como redonda, oval, quadrada, poligonal ou outra forma, mesmo formas sem simetria axial, ou recipientes com uma seção transversal não uniforme no comprimento do recipiente (por exemplo cone, forma ondulada, figuras em relevo).

[71] Vantajosamente o dispositivo de vedação da invenção pode ser

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18/29 utilizado com recipientes diferentes, com formas diferentes, sem ser obrigado a trocar o sistema de paredes de junta para cada forma de recipiente.

[72] O dispositivo de vedação da invenção é simples, eficaz, e pode ser fabricado a baixo custo.

[73] Naturalmente, o dispositivo de vedação é apto a ser inserido em qualquer lugar ao longo do conduto de transporte, e permite separar zonas de conduto. O dispositivo de vedação pode igualmente separar zonas de líquidos que têm pressões totalmente diferentes ou separar zonas de conduto que contêm fluidos diferentes, por exemplo, formando uma separação entre um gás tal como o ar e um líquido sob pressão, ou entre dois líquidos diferentes.

[74] Dispositivos de vedação 15 podem igualmente ser dispostos em outros lugares ao longo do conduto de transporte 7, por exemplo, a montante da estação de aquecimento 4.

[75] Os circuitos frio e quente podem compreender, além disso, trocadores de calor 31, 32 sobre o conduto de retomo, para recuperar o calor do líquido de transporte e/ou do líquido a tratar.

[76] O circuito frio permite diminuir rapidamente a temperatura do líquido a tratar a fim de preservar as propriedades do líquido e, dependendo do caso, reduzir os problemas de deformação de recipientes em material plástico.

[77] A estação de aquecimento 4 compreende um sistema de geração de impulsos térmicos 35 alimentado por um gerador de energia térmica 37. O gerador térmico pode, por exemplo, ser sob a forma de um gerador de campo de alta elevada frequência que opera a uma frequência superior a 1MHz ou um de gerador de microondas. A energia é transferida do gerador 37 para o sistema 35 através de um cabo coaxial ou um guia de ondas

16. É possível prever vários geradores dispostos de maneira justaposta ao longo do conduto de transporte 7.

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19/29 [78] A estação de aplicação de um campo elétrico 5 compreende um distribuidor de impulsos de campo elétrico oscilante bipolar 17 ligado a um gerador de impulsos de campo elétrico oscilante bipolar 18 através de um cabo coaxial 19. Convém sublinhar que, como evocado precedentemente, para temperaturas de tratamento superiores a 64°C, é possível dispensar a estação de aplicação de campo elétrico.

[79] As estações de impulso térmico 4 e de aplicação do campo elétrico 5 são separadas por uma seção de trânsito do conduto termicamente isolado 20 criando uma pausa entre o tratamento térmico e o tratamento de impulsos elétricos. Esta pausa permite vantajosamente uniformizar o campo de temperatura no líquido a tratar e sobre as superfícies dos corpos sólidos em contato com ele.

[80] No exemplo de realização da figura 3, o líquido a esterilizar é contido em recipientes 11 imersos em um líquido de transporte 10 que se escoa no conduto 7 para transportar os recipientes. Os recipientes podem, por exemplo, ser garrafas de plástico, cheias, por exemplo, com uma bebida ou um alimento líquido.

[81] É igualmente possível transportar os recipientes que contêm o líquido a esterilizar através de uma estação de aquecimento e uma estação de aplicação do campo elétrico por outros meios além de um líquido em um conduto, por exemplo, por um fluxo de gás sob pressão em um conduto (a pressão do gás sendo escolhida de maneira a compensar a pressão dentro do receptáculo o que permite evitar qualquer deformação do receptáculo devido ao aquecimento) ou por um mecanismo de transporte mecânico tal como um sistema transportador. No entanto, um sistema de transporte por fluido tem a vantagem de permitir uma boa uniformidade na distribuição de temperatura em tomo do recipiente durante seu aquecimento e durante a pausa antes da aplicação do campo elétrico. A utilização de um líquido de transporte que tem propriedades dielétricas similares àquelas do líquido a esterilizar permite

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20/29 vantajosamente controlar corretamente o aquecimento do líquido a esterilizar bem como a aplicação do campo elétrico local no líquido a esterilizar.

[82] Os recipientes, em material dielétrico, podem estar sob a forma de receptáculos rígidos, tais como garrafas de vidro ou de plástico (por exemplo, PET ou ainda de outros polímeros).

[83] Um ou vários dispositivos de agitação 21 podem ser adicionados ao sistema para agitar o líquido de transporte e os recipientes que se encontram no líquido de transporte. Em uma variante, o dispositivo de agitação compreende um ou vários jatos (bicos) (não ilustrados) disposto(s) sobre a parede do conduto e desembocando dentro do conduto, para injetar um fluido a fim de criar turbulências no fluido de transporte que escoa no conduto, uniformizando assim o campo de temperatura no líquido. Recipientes transportados no conduto podem igualmente ser agitados ou colocados em rotação, por exemplo, por um controle de correntes em vórtice no líquido de transporte, a fim de uniformizar o líquido a tratar dentro dos recipientes. Dispositivos de agitação 21 podem igualmente ser dispostos na parte de circuito frio 12b para acelerar o resfriamento do líquido no recipiente após o tratamento de esterilização ou de pasteurização.

[84] Tubulações em material dielétrico (quartzo, por exemplo) 22 são montadas no conduto de maneira a assegurar a passagem do campo elétrico que serve para o aquecimento do líquido dentro do conduto.

[85] Sensores de temperatura 23 são dispostos ao longo de todo o conduto para a medida da temperatura do líquido na entrada da estação de geração de impulsos térmicos, na zona de aquecimento, na saída desta zona e na saída da seção de trânsito 20 do conduto.

[86] Um sensor de campo elétrico 24 é disposto na zona de aplicação do campo elétrico.

[87] Em uma forma de execução do dispositivo, um mecanismo está previsto para assegurar uma velocidade variável do deslocamento dos

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21/29 corpos sólidos durante sua passagem no conduto, por exemplo, trocando a seção (diâmetro) do conduto a fim de variar a velocidade do fluxo do líquido de transporte.

[88] Um dispositivo distribuidor de campo elétrico, de acordo com uma primeira variante, é representado na figura 4a. Nesta variante, o distribuidor comporta elétrodos 25 a, 25b dispostos de um lado e do outro do conduto para assegurar a passagem de impulsos de campo elétrico alternado de frequência entre 100 kHz e 1000 kHz transversalmente através do conduto 7 (da Figura 3), como ilustrado pelas Unhas de campo 26.

[89] Em particular, o campo elétrico passa do elétrodo superior 25a para o elétrodo inferior 25b, os dois eletrodos sendo montados dentro de um tubo 27 (em quartzo, por exemplo), hermeticamente integrado no conduto. A distância «a» entre os elétrodos pode ser otimizada empiricamente de maneira assegurar a melhor uniformidade possível do campo elétrico transversal no volume dos receptáculos 11. Se a distância a for, por exemplo, da ordem de 4 cm, para obter uma ampUtude de campo elétrico efetivo de 1 - 3 kV/cm, é necessário ter uma diferença de potencial entre os elétrodos da ordem de 400 -1200 kV.

[90] A Figura 4b ilustra um dispositivo distribuidor de campo elétrico de acordo com uma segunda variante. Nesta variante, os impulsos do campo elétrico são criados por um sistema à indução e as Unhas de campo elétrico 26’ são essencialmente longitudinais. O conduto 7, cheio de água como líquido de transporte 10 transportando recipientes 11, tais como garrafas que contêm um Uquido a esteriUzar, atravessa um corpo do sistema de indução 25. O dispositivo distribuidor de campo elétrico é dotado de um núcleo 28 e um ou vários enrolamentos primários 29 conectados a uma aUmentação por conexões 30a, 30b. A quantidade de enrolamentos primários pode ser determinada empiricamente medindo, por exemplo, o campo elétrico presente no Uquido de transporte.

[91] Na forma de execução da figura 3, os recipientes 11 são

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22/29 imersos a uma profundidade H em uma parte de coluna 7a do conduto de transporte 7 cheia com o líquido de transporte 10.

[92] A coluna de líquido de transporte exerce uma pressão externa que tende a compensar a pressão interna durante o aquecimento do líquido a tratar de acordo com a fórmula (2) que permite determinar a altura H da coluna que corresponde à temperatura T > Ti.

(2) H x d x g = (T₂ /Ti) x Pi - C + V_p + V_s onde :

«H» é a altura da coluna de líquido na qual são imersos os recipientes a tratar;

«d» é a densidade do líquido externo;

«g» é a aceleração local da gravidade;

«Po» é a pressão inicial do líquido compressível no recipiente em sua entrada no dispositivo;

«V_s» é a diferença entre as pressões dos vapores saturados do líquido incompressível às temperaturas T₂ e T|. Para a água, a Ti=20°C, por exemplo, a pressão dos vapores saturados é muito pequena e, praticamente, V_sé igual à pressão dos vapores saturados da água à temperatura T₂. Por exemplo, se T₂ = 65°C, então V_s = 0,25 bar;

«C» é igual a (k x V_v) onde k é o coeficiente de elasticidade volumétrico do material do recipiente à temperatura T₂ e V_v é a deformação volumétrica;

«V_p» é a variação de pressão interna devido à variação de saturação do líquido incompressível pelo líquido compressível. Mede-se V_pem um recipiente não deformável (por exemplo, em vidro) de mesma forma e volume que o recipiente tratado, como a diferença de pressão entre a pressão manométrica real à temperatura t₂ e a pressão P₂ = Po x (TV Ti). Para bebidas não saturadas de CO₂, como por exemplo, as águas aromatizadas ou o leite, Vp está próxima de zero. A compensação é total quando C = 0.

[93] Pode-se diminuir a profundidade H aumentando a densidade d

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23/29 do meio líquido externo utilizado no qual são mergulhados os recipientes. Em particular, pode-se acrescentar a este líquido, corpos sólidos de pequena dimensão p (p deve ser de muito inferior à dimensão característica do recipiente), mas de densidade superior àquela do líquido, por exemplo sob a forma de pó. Esta medida será eficaz apenas quando a pressão exercida pelos corpos sólidos for igual em todas as direções. Será necessário para isso que os corpos sólidos sejam providos de um movimento caótico cuja velocidade média seja superior à raiz quadrada de gp onde:

«g» é a aceleração local da gravidade «p» é a dimensão dos corpos sólidos e que sua quantidade específica n (quantidade de corpo sólido por unidade de volume) corresponda ao aumento de densidade d visado.

[94] Para satisfazer a esta condição, é necessário que a força de gravidade do corpo sólido de massa m, seja mg, seja inferior à força F exercida por este corpo sobre toda parede após sua inércia. Se v for a velocidade de movimento caótico, pode-se obter para F a ordem de grandeza seguinte: F = m x (v/t), onde t = d/v, então F = (mv²)/d. É necessário consequentemente que F»mg, consequentemente que v»(gd)^(1/2).

[95] Se garrafas forem tratadas sequencialmente e no sentido de seu comprimento, umas atrás das outras, uma alavanca 34 envia as garrafas na parte de conduto horizontal 7c.

[96] Uma vez subidos para a parte de coluna de saída do conduto 7b, os recipientes podem ser evacuados por uma alavanca ou outro mecanismo sobre um transportador 33.

[97] Na variante ilustrada na figura 7, o conduto de transporte 7’ está sob a forma de um tubo configurado para poder inserir garrafas no sentido de seu comprimento na parte de entrada 7a’ do conduto, e os guiar assim até a saída do conduto na parte de circuito frio. Para esse efeito, o tubo comporta raios de curvatura suficientemente larga para assegurar a transição

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[98] As figuras 8a a 8g ilustram esquematicamente variantes do sistema de transporte 2 do dispositivo de emprego do processo de acordo com diferentes formas de execução da presente invenção.

[99] Na variante ilustrada na figura 8a, os recipientes 11 são levados por um transportador padrão 33, e são montados na entrada 41 do conduto de transporte 7 por um sistema elevatório padrão 40, por exemplo uma corrente com caçambas, ou qualquer outro mecanismo equivalente. Os recipientes são empurrados para dentro da coluna vertical 7d do conduto de transporte 7 por um dispositivo de fricção, por exemplo, rolos, ou outro sistema de empuxo (não ilustrados). Os recipientes entram no conduto de transporte e são imersos no líquido de transporte 10 que se escoa no conduto 7 e avançam assim através do conduto de transporte 7, empurrados um pelo outro no sentido do seu comprimento. Os recipientes são evacuados da coluna de saída 7e do conduto 7 por um outro dispositivo de fricção, por exemplo, rolos, ou outro sistema de empuxo ou mecanismos equivalentes (não ilustrados) destinados a regular, mesmo retardar, o fluxo dos recipientes para a saída do conduto 43, e são dispostos sobre um transportador 33 de evacuação.

[100] Nas variantes ilustradas nas figuras 8b a 8c, os recipientes 11 que contêm um líquido a tratar chegam sobre o transportador 33 diretamente na entrada 41 do conduto de transporte 7. Os recipientes são empurrados para dentro do conduto de transporte 7 por um dispositivo de fricção, por exemplo, rolos, ou outro sistema de empuxo ou mecanismo equivalente, situado na entrada 41 do conduto de transporte (não ilustrado). Os recipientes entram no

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25/29 sentido de seu comprimento na primeira parte vertical 7d do conduto de transporte, uns atrás dos outros e montam no alto da parte vertical 7b do conduto, empurrados pela força desenvolvida pelo dispositivo de fricção ou outro sistema de empuxo na entrada 41 do conduto.

[101] A primeira parte vertical 7b do conduto é vantajosamente lubrificada, por exemplo, por um ou vários jatos (bicos) (não ilustrados) disposto(s) sobre a parede do conduto e desembocando no interior do conduto para injetar um fluido, geralmente água, para dentro do conduto a fim de reduzir a fricção entre os recipientes e a parede do conduto e facilitar o movimento dos recipientes. Vantajosamente, os jatos são orientados tangencialmente para cima da parte coluna 7d do conduto. A orientação dos jatos de água para cima da coluna 7b permite fazer girar os recipientes e forçá-los para cima da coluna 7b contra a força de gravidade, facilitando o movimento vertical dos recipientes na coluna 7d.

[102] Na saída 43 do conduto de transporte 7, outro dispositivo de fricção, por exemplo, rolos, ou outro sistema de empuxo ou mecanismo equivalente (não ilustrados) evacuam os recipientes do conduto sobre um transportador 33.

[103] As colunas verticais do conduto de transporte 7a e 7b são cheias pelo líquido de transporte a um nível 46 definido pelos parâmetros do sistema. A presença de uma parte do conduto de saída 7e prolongada permite aumentar o resfriamento do líquido nos recipientes.

[104] Vantajosamente, a parte vertical do conduto de saída 7e compreende um ou vários jatos (bicos) (não ilustrados) disposto(s) sobre a parede do conduto e desembocando no interior do conduto para injetar um fluido, geralmente água, no conduto a fim de reduzir a fricção entre as garrafas e o conduto. Vantajosamente, os jatos são orientados contra a direção de movimento dos recipientes na parte 7e do conduto. Os jatos de líquido orientados contra a direção do movimento dos recipientes fechados retardam

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26/29 o movimento dos recipientes para a saída 43 do conduto, permitindo reduzir a força de frenagem a ser exercida pelo dispositivo de fricção ou sistema de empuxo na saída 43 do conduto.

[105] Uma variante do sistema de transporte da figura 8b é ilustrada na figura 8c. Nesta forma alternativa do sistema de transporte 2, o posicionamento na entrada 41 e na saída 43 do conduto permite reduzir o tamanho global do dispositivo, prática para certas aplicações industriais do dispositivo.

[106] Na variante do sistema de transporte 2 ilustrada na figura 8d, a entrada 41 do conduto de transporte 7 se apresenta sobre uma parte substancialmente horizontal do conduto 7f. Os recipientes 11 que chegam na entrada do conduto 41 sobre um transportador 33 são girados sobre seu lado por um dispositivo de manipulação padrão (não ilustrado) e retomados no sentido de seu comprimento na parte horizontal 7f do conduto.

[107] Uma variante do sistema de transporte mostrada na figura 8d é ilustrada esquematicamente na figura 8e. Outras variantes do sistema de transporte do dispositivo de emprego do processo de invenção são ilustradas esquematicamente nas figuras 8e, 8f e 8g. Nas variantes de sistemas de transporte mostradas nas figuras 8f e 8g, o conduto de saída 7e é prolongado a fim de permitir um período mais longo de resfriamento do líquido contido nos recipientes antes da saída dos recipientes do dispositivo.

[108] O fluido de transporte pode, contudo também ser um gás sob pressão, separado do ambiente de onde provêm os recipientes por duas peneiras mecânicas ou por duas peneiras onde a pressão varia de maneira progressiva a fim de compensar as diferenças de pressões interna e externa e eliminar assim as deformações do receptáculo, notadamente durante o resfriamento do líquido nos recipientes. Em suma, neste caso particular, as zonas de imersão de altura H e de densidade d são substituídas por peneiras que asseguram a passagem dos recipientes do ambiente de onde provêm em

Petição 870170043314, de 22/06/2017, pág. 34/43 /29 uma zona sob pressão, esta pressão P_x sendo igual à pressão interna Pi que é desenvolvida nos recipientes durante seu aquecimento.

[109] Fazendo referência à forma de execução da figura 5, a fim de compensar a pressão desenvolvida no recipiente durante seu aquecimento, pode-se reduzir a altura da parte de coluna vertical do conduto gerando uma pressão na parte de conduto 7c que atravessa as estações de tratamento 4, 5 e o circuito de resfriamento, por bombas 36a, 36b injetando o gás ou o líquido de transporte na referida parte de conduto 7c. Dispositivos de juntas 15 tais como descritos precedentemente são dispostos de um lado e do outro da seção de conduto 7c sob pressão.

[110] Manômetros podem ser dispostos sobre todo o circuito para controlar a pressão no conduto, e pode-se assim prever válvulas de purgar para eliminar o ar do sistema ou para evacuar o líquido do conduto.

[111] Peneiras mecânicas que permitem a passagem dos recipientes e que separam uma zona de líquido externo ao recipiente que está quente de uma zona onde este líquido está frio, ou qualquer outro sistema de peneiras ou sistema clássico que serve de barreira à pressão, mas que permite a passagem dos recipientes, podem substituir os dispositivos de juntas 15.

Exemplos:

[112] 1. Descontaminação de garrafas seladas PET de 0,5 1 e cheias com suco de laranja recentemente espremido e contaminado com microorganismos “Byssochlamys nivea”. O tratamento foi efetuado sobre um dispositivo do tipo ilustrado na Figura 3:

- Concentração inicial dos micro-organismos: de 3,6 a 4,2.10⁵ unidades/ml;

- Quantidade de garrafas tratadas para cada regime: 10;

- Temperatura inicial: 20°C;

- Duração de tratamento: 3s (passagem no conduto horizontal);

- Aquecimento: microonda 1 GHz, potência 180 kw (35°C/s) e kw (9°C/s);

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- Aplicação do campo elétrico:

• Frequência de oscilação do campo elétrico: 180 kHz;

• Duração de um pacote de oscilações: cerca de 0,02 ms;

• Frequência dos pacotes de oscilações: 15 Hz ;

• ti = 6ps, t2 = 20ps, t3 = 0,05s;

• Quantidade de impulsos: 12 a 180 kw e respectivamente 35 e 48 impulsos para 45kW;

- Produtividade, velocidade linear das garrafas: 0,4 m/s para 180 kw e 0,1 m/s para 45 kw. Comprimento da zona de aplicação do campo: 0,3 m; duração de aplicação dos impulsos de campo elétrico: 0,75s;

Resultados

Campo elétrico (v/cm)	Taxa de crescimento da temperatura em °C/s	Temperatura de tratamento em °c, +/-1 °c	Concentração residual após os testes (unidades/ml)	Concentração residual 2 meses após os testes (unidades/ml)
0	9	80	<1	<1 em 80% dos casos
0	9	65	De 5 a 20	-
0	35	65	<1	<1 em 100% casos
0	35	62	De 120 a 1500	-
30	35	62	<1	<1 em 95% dos casos
0	35	60	Ca. 10⁴	-
100	35	60	<1	<1 em 100% dos casos
0	35	55	Ca. 3-4 χ 10⁵	-
600	35	55	<1	<1 em 100% dos casos

[113] 2. Descontaminação seletiva de garrafas PET de 0,5 1, cheias com suco de maçã e contaminadas com fermentos Saccharomyces cerevisiae e bolores Aspergillus niger. O tratamento foi efetuado sobre um dispositivo do tipo ilustrado na Figura 3:

- Concentração inicial Saccharomyces cerevisiae: 1,2 - 3,1 x 10⁵ unidades/ml;

- Concentração inicial Aspergillus niger: 1,5 - 4,2 χ 10⁵ unidades/ml;

- Quantidade de garrafas tratadas para cada regime: 10;

- Temperatura inicial: 20°C;

- Duração de tratamento: 3s (passagem no conduto horizontal);

- Aquecimento: microonda 1 GHz, potência 180 kw (35°C/s) e kw (9°C/s);

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- Aplicação do campo elétrico:

• Frequência de oscilação do campo elétrico: 180 kHz;

• Duração de um pacote de oscilações: cerca de 0,02 ms;

• Frequência dos pacotes de oscilações: 15 Hz;

• ti = 6μ8, t2 = 20μ8, t3 = 0,05s;

• Quantidade de impulsos: 12 para 180 kw e respectivamente 35 e 48 impulsos para 45kW;

- Produtividade, velocidade linear das garrafas: 0,4 m/s para 180 kw e 0, 1 m/s para 45 kw. Comprimento da zona de aplicação do campo: 0,3 m; duração de aplicação dos impulsos de campo elétrico: 0,75s;

Resultados:

Campo elétrico (v/cm)	Taxa de crescimento da temperatura em °c/s	Temperatura de tratamento em °c, +/-1 °c	Concentração residual após os testes (unidades/ml) sacch,cer,	Concentração residual 2 meses após os testes (unidades/ml) asp, Niger
0	9	70	2,8 ,10¹	5 ,10²
0	35	70	<1	<1
0	9	65	1,5 ,10³	1,8 ,10³
0	35	65	<1	<1
65	9	60	5,2 ,10¹	3,7 ,10¹
65	35	60	<1	<1
120	9	60	3-5	6-8
120	35	60	<1	<1
120	9	50	3,2,10⁴	2,2,10³
120	35	50	7,2,10¹	5 - 6 ,10¹
1020	9	50	2,7 ,10²	1,0 ,10²
1020	35	50	<1	<1
2540	9	45	3-5	1,1 ,ιο¹
2540	35	45	<1	<1

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Processo de esterilização ou de pasteurização de um líquido a tratar contido em recipientes hermeticamente fechados, caracterizado pelo fato de que compreende o transporte dos recipientes em uma zona de tratamento onde os recipientes são imersos em um fluxo de fluido de transporte externo, o aquecimento em volume do líquido a tratar a uma taxa superior a 28°C por segundo, até uma temperatura de tratamento T que se situa entre 20°C e 66°C, a agitação do recipiente durante o aquecimento do líquido, e conforme o valor da temperatura de tratamento T, a exposição do líquido a um campo elétrico de tratamento por eletroporação imediatamente ou logo após o aquecimento do líquido, a amplitude E do campo elétrico em V/cm sendo escolhida de modo que a equação:

C (T) < log (E+l) < B(T) seja satisfeita para os valores:

B(T) = -2,340. 10'⁵ T³ + 1,290. 10'³ T² - 3,110. 10'² T + 5,0

C(T) = -4,503. 10'⁵ T³ + 2,888. 10'³ T² - 5,900. 10'² T + 4,0 onde T é a temperatura de tratamento em graus Celsius, em que campo elétrico de tratamento por eletroporação é alternado com uma frequência de oscilação que se situa entre 100 kHz e 1000 kHz, e é fornecido em impulsos.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1 caracterizado pelo fato de que a energia calorífica total introduzida no líquido a tratar pelo referido ou pelos referidos impulsos de campo elétrico é inferior a 0,05 J/cm³.
3. Processo de acordo com a reivindicação 1 caracterizado pelo fato de que a duração de aplicação de um impulso do campo elétrico fica compreendida entre 10 e 100 microssegundos e a frequência de repetição dos impulsos de campo elétrico se situa entre 10 e 100 Hz.
4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a aplicação do campo elétrico de tratamento por eletroporação é efetuada após a etapa de aquecimento do

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2/4 líquido seguida de uma pausa durante a qual o campo elétrico é nulo ou negligenciável.
5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a taxa de aquecimento é superior a 30°C por segundo.
6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o fluido de transporte é a água ou um líquido à base de água.
7. Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o líquido de transporte sofre turbulência em rotação em tomo dos recipientes.
8. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que as pressões estáticas desenvolvidas nas zonas de tratamento são criadas por sistemas de bombeamento e de peneiras.
9. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que as pressões estáticas desenvolvidas na zona de tratamento são criadas por colunas de líquido que constituem o fluido externo que se eleva acima da zona de tratamento dos recipientes.
10. Dispositivo para a execução do processo de esteribzação ou de pasteurização como definido na reivindicação 1 compreendendo um sistema de transporte (2) do líquido a tratar (3), uma estação de aquecimento em volume (4) do líquido a tratar comportando um gerador de ondas operando a uma frequência superior a 1 MHz, o sistema de transporte compreendendo um conduto de transporte no qual um fluxo de fluido de transporte circula, e meios de agitação ou de conferir turbulência ao fluido de transporte na proximidade da estação de aquecimento caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma estação para apbcação de um campo elétrico

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3/4 em impulsos (5).
11. Dispositivo de acordo com a reivindicação 10 caracterizado pelo fato de que a estação (5) para aplicação de um campo elétrico em impulsos é configurado para introduzir uma energia calorífica total inferior a 0,05 J/cm³ ao líquido a tratar.
12. Dispositivo de acordo com a reivindicação 10 ou 11, caracterizado pelo fato de que o fluido de transporte é a água ou um líquido à base de água.
13. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 12, caracterizado pelo fato de que o sistema de transporte (2) compreende uma parte de um circuito quente (12a) e uma parte de um circuito frio (12b), cada uma munida de um sistema (9a, 9b) para bombeamento e para recirculação do fluido de transporte.
14. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 12, caracterizado pelo fato de que a estação (5) para aplicação de um campo elétrico em impulsos compreende eletrodos (25 a, 25b) arranjados de um lado ao outro de uma seção de passagem do conduto de transporte (7, 7’) e aptos a gerar um campo elétrico transversal a esta seção.
15. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 12, caracterizado pelo fato de que a estação (5) para aplicação de um campo elétrico em impulsos compreende um indutor (25) com um ou vários enrolamentos primários (29) arranjados de maneira toroidal em tomo de uma seção de passagem do conduto de transporte (7, 7’) e aptos a gerar um campo elétrico, de modo essencialmente longitudinal a esta seção.
16. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 15, caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos um sensor de campo elétrico (24) na zona de aplicação do campo elétrico e sensores de temperatura (23) ao longo do conduto de transporte.
17. Dispositivo de acordo com qualquer uma das

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4/4 reivindicações 10 a 16, caracterizado pelo fato de que compreende uma coluna de líquido de transporte que se eleva acima da zona de tratamento dos recipientes e tendo uma altura destinada a gerar uma pressão essencialmente igual à pressão máxima desenvolvida dentro dos recipientes durante aquecimento do líquido a tratar.
18. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 17, caracterizado pelo fato de que compreende dispositivos de juntas 15 no conduto de um lado e de outro da estação de aquecimento, e um dispositivo de bombeamento 9a, 9b que cria uma pressão em uma parte de conduto entre os referidos dispositivos de junta essencialmente igual à pressão máxima desenvolvida dentro dos recipientes durante aquecimento do líquido a tratar.

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FIGURA 1 TEMPERATURA EM °C

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FIGURA 2

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FIGURA 3

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FIGURA 5

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FIGURA 6B

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FIGURA 7

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